Atmospheric Chemistry and Physics: Характеристика пространственных изменений и тенденций водяного пара в тропосфере с использованием данных радиозатмения COSMIC за 2007–2018 гг. и данных реанализа ECMWF
Водяной пар в атмосфере играет решающую роль в глобальном энергетическом балансе, гидрологическом цикле и климатической системе. Высококачественные и согласованные данные о водяном паре из разных источников жизненно важны для прогнозирования погоды и исследований климата. В этом исследовании оценивается соответствие между радиозатмением спутниковой миссии Formosa 3 – Групповой системой наблюдения за метеорологией, ионосферой и климатом (FORMOSAT-3/COSMIC) и реанализом Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF, ERA5) в наборах данных по водяному пару. Сравнения проводятся на разных уровнях атмосферного давления (300, 500 и 850 гПа) в период с 2007 по 2018 гг. В целом два набора данных показывают хорошее пространственное и временное соответствие. Глобальное удаление водяного пара у COSMIC немного ниже, чем у ERA5, на высотах 500 и 850 гПа, с явными различиями по широте между полушариями. COSMIC демонстрирует глобальные тенденции увеличения водяного пара на 3,47 ± 1,77% за десятилетие, 3,25 ± 1,25% за десятилетие и 2,03 ± 0,65% за десятилетие при давлениях 300, 500 и 850 гПа соответственно. Значительная региональная изменчивость тенденций водяного пара, включающая заметные закономерности увеличения и уменьшения, наблюдается в тропических и субтропических регионах. На уровнях 500 и 850 гПа сильные тенденции увеличения водяного пара отмечаются в экваториальной части Тихого океана и Лаккадивского моря, тогда как тенденции к снижению очевидны в Индо-Тихоокеанском регионе и Аравийском море. На суше существенные тенденции к увеличению на уровне 850 гПа наблюдаются на юге Соединённых Штатов, в отличие от тенденций к снижению на юге Африки и в Австралии. Различия между тенденциями содержания водяного пара COSMIC и ERA5 в основном отрицательны в тропических регионах на высоте 850 гПа. Однако тенденции увеличения содержания водяного пара на высоте 850 гПа, оценённые по данным COSMIC, значительно выше, чем тенденции, полученные на основе данных ERA5 для двух низковысотных океанических регионов с богатыми слоисто-кучевыми облаками к западу от Африки и Южной Америки. Эти регионы с заметными различиями в тенденциях водяного пара расположены в зоне внутритропической конвергенции с частыми проявлениями конвекции, например, глубокими облаками. Разница в характеристиках распределения водяного пара между радиозатмением и ERA5 в регионах с глубокими облаками может вызвать такие различия в тенденциях. Оценки пространственно-временной изменчивости водяного пара, полученного с помощью радиозатмения, и реанализа данных о водяном паре в атмосфере помогают обеспечить качество этих наборов данных для исследований климата.